(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
平均繊維径が１〜２０μｍであり、平均繊維長が１００〜５００μｍであるカーボンファイバーと、
含フッ素イオン交換樹脂と、
分散媒と
を含む固体高分子形燃料電池用ガス拡散層形成用塗工液を
離型フィルムまたは固体高分子形燃料電池用触媒層の表面に塗工し、乾燥させる、固体高分子形燃料電池用ガス拡散層の形成方法。
【請求項２】
前記分散媒が、フッ素系溶媒を含む、請求項１に記載の固体高分子形燃料電池用ガス拡散層の形成方法。
【請求項３】
前記フッ素系溶媒が、１，１，２，２，３，３，４−ヘプタフルオロシクロペンタンである、請求項２に記載の固体高分子形燃料電池用ガス拡散層の形成方法。
【請求項４】
前記フッ素系溶媒が、ペンタフルオロプロパノールである、請求項２に記載の固体高分子形燃料電池用ガス拡散層の形成方法。
【請求項５】
前記固体高分子形燃料電池用ガス拡散層形成用塗工液の固形分濃度が、１０〜５０質量％である、請求項１〜４のいずれかに記載の固体高分子形燃料電池用ガス拡散層の形成方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、塗工液を用いた固体高分子形燃料電池用ガス拡散層の形成方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
燃料電池は発電効率が高く、反応生成物が原理的には水だけであり、環境への負荷が小さいことから今後の普及が見込まれている。なかでも固体高分子形燃料電池は、出力密度が高いため自動車用や分散発電システム、可搬型発電システム、家庭用のコージェネレーションシステムとして広く普及することが期待されている。
【０００３】
固体高分子形燃料電池は、通常、触媒層およびガス拡散層を有するカソードと、触媒層およびガス拡散層を有するアノードと、カソードの触媒層とアノードの触媒層との間に配置される固体高分子電解質膜とを備えた膜電極接合体の両側に、ガス流路が形成された導電性のセパレータを配置してなるセルから構成される。
【０００４】
膜電極接合体を製造する際には、ガス拡散層としては、ガス拡散性基材（カーボンペーパー、カーボンクロス、カーボンフェルト等。）を別途用意する必要がある。一方、固体高分子電解質膜は、イオン交換樹脂を含む塗工液を塗工することにより形成され、また、触媒層は、イオン交換樹脂および触媒を含む塗工液を塗工することにより形成される。そこで、生産効率の向上、生産設備の簡略化等を目的に、ガス拡散層についても、カーボンファイバーを含む塗工液を塗工することにより形成することが検討されている。
【０００５】
しかし、ガス拡散層を構成するＰＡＮ系カーボンファイバーの繊維径は５〜７μｍ、ピッチ系カーボンファイバーの繊維径は１０〜１８μｍと太く、また、これらカーボンファイバーのチョップドファイバー、ミルドファイバーの繊維長は数十μｍ〜数ｍｍと長い。そのため、これらカーボンファイバーを分散媒に加えて撹拌しただけでは全く分散せず、カーボンファイバーはすぐに沈降してしまうため、塗工液として用いることができない。
【０００６】
なお、カーボンファイバーを分散媒に分散させた塗工液を用いて、電極の一部を形成することが開示されている。
（１）気相成長炭素繊維（ＶＧＣＦ）を含む塗工液をガス拡散層に塗布し、保水層を形成する（特許文献１）。
（２）気相成長炭素繊維（ＶＧＣＦ）を含む塗工液をガス拡散層に塗布し、カーボン層を形成する（特許文献２）。
【０００７】
気相成長炭素繊維は、繊維径が１５０ｎｍ、繊維長が１０〜２０μｍと小さいため、分散媒に加え、少量の分散剤と撹拌するだけでも容易に分散液とすることができる。しかし、気相成長炭素繊維は、チョップドファイバーやミルドファイバー等の一般的な炭素繊維に比べて繊維径が小さすぎるため、該分散液を用いても、充分なガス拡散性を有するガス拡散層を形成できない。
【特許文献１】特開２００６−２４４７８９号公報
【特許文献２】特開２００８−０１６４３１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、分散媒にカーボンファイバーが分散され、固体高分子形燃料電池用ガス拡散層を塗工により形成できる固体高分子形燃料電池用ガス拡散層形成用塗工液、および固体高分子形燃料電池用ガス拡散層を塗工により形成できる固体高分子形燃料電池用ガス拡散層の形成方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の固体高分子形燃料電池用ガス拡散層の形成方法は、平均繊維径が１〜２０μｍであり、平均繊維長が１００〜５００μｍであるカーボンファイバーと、含フッ素イオン交換樹脂と、分散媒とを含む固体高分子形燃料電池用ガス拡散層形成用塗工液を離型フィルムまたは固体高分子形燃料電池用触媒層の表面に塗工し、乾燥させることを特徴とする。
【００１０】
前記分散媒は、フッ素系溶媒を含むことが好ましい。
前記フッ素系溶媒は、１，１，２，２，３，３，４−ヘプタフルオロシクロペンタンまたはペンタフルオロプロパノールであることが好ましい。
固体高分子形燃料電池用ガス拡散層形成用塗工液の固形分濃度は、１０〜５０質量％であることが好ましい。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の固体高分子形燃料電池用ガス拡散層形成用塗工液によれば、分散媒にカーボンファイバーが分散されているため、固体高分子形燃料電池用ガス拡散層を塗工により形成できる。
本発明の固体高分子形燃料電池用ガス拡散層の形成方法によれば、固体高分子形燃料電池用ガス拡散層を塗工により形成できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
本明細書においては、式（１）で表される繰り返し単位を単位（１）と記す。他の式で表される繰り返し単位も同様に記す。繰り返し単位は、モノマーが重合することによって形成された該モノマーに由来する単位を意味する。繰り返し単位は、重合反応によって直接形成された単位であってもよく、ポリマーを処理することによって該単位の一部が別の構造に変換された単位であってもよい。
また、本明細書においては、式（２）で表される化合物を化合物（２）と記す。他の式で表される化合物も同様に記す。
【００１４】
図１に、本発明の固体高分子形燃料電池用ガス拡散層形成用塗工液（以下、ガス拡散層形成用塗工液とも記す。）を用いて作製したガス拡散層を有する固体高分子形燃料電池の概略断面図を示す。
固体高分子形燃料電池は、表面にガスの流路が形成された２枚のセパレータ４０の間に膜電極接合体１が配置されて構成される。
膜電極接合体１は、アノード１０と、カソード２０と、それらの間に配置された固体高分子電解質膜３０とから構成される。
アノード１０は、触媒層１２と本発明のガス拡散層形成用塗工液を用いて作製したガス拡散層１４とから構成され、触媒層１２が固体高分子電解質膜３０と隣接している。
カソード２０は、触媒層２２と本発明のガス拡散層形成用塗工液を用いて作製したガス拡散層２４とから構成され、触媒層２２が固体高分子電解質膜３０と隣接している。
固体高分子形燃料電池においては、膜電極接合体１の最外層であるアノード１０のガス拡散層１４と、カソード２０のガス拡散層２４とが、それぞれ、セパレータ４０と隣接する。
【００１５】
＜ガス拡散層形成用塗工液＞
本発明のガス拡散層形成用塗工液は、平均繊維径が１〜２０μｍであり、平均繊維長が１００〜５００μｍであるカーボンファイバーと、含フッ素イオン交換樹脂と、分散媒とを含む。
【００１６】
（カーボンファイバー）
カーボンファイバーとしては、ＰＡＮ系カーボンファイバー、ピッチ系カーボンファイバー等が挙げられる。
カーボンファイバーの形態としては、チョップドファイバー、ミルドファイバー等が挙げられる。
【００１７】
カーボンファイバーの平均繊維径は、１〜２０μｍであり、３〜１５μｍが好ましく、５〜１２μｍがより好ましい。カーボンファイバーの平均繊維径が１μｍ以上であれば、塗工液を用いて形成した層は良好なガス拡散性を有する。カーボンファイバーの平均繊維径が２０μｍ以下であれば、分散媒にカーボンファイバーを良好に分散できる。
【００１８】
カーボンファイバーの平均繊維長は、１００〜５００μｍであり、１００〜４００μｍがより好ましい。カーボンファイバーの平均繊維長が１００μｍ以上であれば、塗工液を用いて形成した層は良好なガス拡散性を有する。カーボンファイバーの平均繊維長が５００μｍ以下であれば、分散媒にカーボンファイバーを良好に分散できる。
【００１９】
カーボンファイバーの平均繊維径および平均繊維長は、本発明のガス拡散層形成用塗工液を基材に塗工し、乾燥させて塗膜を形成した後、該塗膜を光学顕微鏡、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）または透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）によって観察し、顕微鏡像の中から無作為に選ばれた３０本のカーボンファイバーの繊維径および繊維長を測定し、平均することにより算出する。
【００２０】
（含フッ素イオン交換樹脂）
本発明に用いる含フッ素イオン交換樹脂としては、導電性およびガス透過性の点から、イオン交換容量として、０．５〜２．０ミリ当量／グラム乾燥樹脂を有するものが好ましく、０．８〜１．５ミリ当量／グラム乾燥樹脂を有するものが特に好ましい。
含フッ素イオン交換樹脂は、イオン交換基を有するパーフルオロポリマーが好ましい。
【００２１】
イオン交換基を有するパーフルオロポリマーとしては、テトラフルオロエチレン（以下、ＴＦＥと記す。）に基づく単位と、単位（１）とを有するコポリマー（以下、ポリマー（Ｈ）と記す。）が特に好ましい。
【００２２】
【化１】
0005309662.tif 000002
【００２３】
ただし、Ｘはフッ素原子またはトリフルオロメチル基であり、ｍは０〜３の整数であり、ｎは１〜１２の整数であり、ｐは０または１である。
【００２４】
ポリマー（Ｈ）は、ＴＦＥおよび化合物（２）の混合物を重合して前駆体ポリマー（以下、ポリマー（Ｆ）と記す。）を得た後、ポリマー（Ｆ）中の−ＳＯ２Ｆ基をスルホン酸基に変換することにより得られる。−ＳＯ２Ｆ基のスルホン酸基への変換は、加水分解および酸型化処理により行われる。
【００２５】
ＣＦ２＝ＣＦ（ＯＣＦ２ＣＦＸ）ｍ−Ｏｐ−（ＣＦ２）ｎ−ＳＯ２Ｆ  ・・・（２）。
ただし、Ｘはフッ素原子またはトリフルオロメチル基であり、ｍは０〜３の整数であり、ｎは１〜１２の整数であり、ｐは０または１である。
【００２６】
化合物（２）としては、化合物（２−１）〜（２−３）が好ましい。
ＣＦ２＝ＣＦＯ（ＣＦ２）ｎ１ＳＯ２Ｆ  ・・・（２−１）、
ＣＦ２＝ＣＦＯＣＦ２ＣＦ（ＣＦ３）Ｏ（ＣＦ２）ｎ２ＳＯ２Ｆ  ・・・（２−２）、
ＣＦ２＝ＣＦ（ＯＣＦ２ＣＦ（ＣＦ３））ｍ３Ｏ（ＣＦ２）ｎ３ＳＯ２Ｆ  ・・・（２−３）。
ただし、ｎ１、ｎ２、ｎ３は１〜８の整数であり、ｍ３は１〜３の整数である。
【００２７】
本発明のガス拡散層形成用塗工液の含フッ素イオン交換樹脂の量は、カーボンファイバー１００質量部に対して、３〜３０質量部が好ましく、５〜２０質量部がより好ましい。含フッ素イオン交換樹脂の量が３質量部以上であれば、分散媒にカーボンファイバーを良好に分散できる。含フッ素イオン交換樹脂の量が３質量部未満では、カーボンファイバーの分散性が悪化し、塗工液中で沈殿を生じやすい。
【００２８】
（分散媒）
分散媒としては、有機溶媒、水が挙げられ、アルコール類と水とを含む分散媒が特に好ましい。
【００２９】
アルコール類としては、非フッ素系アルコール類（メタノール、エタノール、１−プロパノール、２−プロパノール等。）、フッ素系アルコール類（２，２，２−トリフルオロエタノール、２，２，３，３，３−ペンタフルオロ−１−プロパノール、２，２，３，３−テトラフルオロ−１−プロパノール、４，４，５，５，５−ペンタフルオロ−１−ペンタノール、１，１，１，３，３，３−ヘキサフルオロ−２−プロパノール、３，３，３−トリフルオロ−１−プロパノール、３，３，４，４，５，５，６，６，６−ノナフルオロ−１−ヘキサノール、３，３，４，４，５，５，６，６，７，７，８，８，８−トリデカフルオロ−１−オクタノール等。）等が挙げられる。
また、含フッ素化合物溶媒として、２，２，３，３，３−ペンタフルオロプロピルメチルエーテル、２，２，３，３，３−ペンタフルオロプロピルフルオロメチルエーテル、１，１，３，３，３−ペンタフルオロ−２−トリフルオロメチルプロピルメチルエーテルなどを利用することもできる。
【００３０】
分散媒は、カーボンファイバーの分散状態を長期間保持できる点から、フッ素系溶媒を含むことが好ましい。
フッ素系溶媒としては、フッ素系脂肪族類（１，１，２，２，３，３，４−ヘプタフルオロシクロペンタン、１，３−ジクロロ−１，１，２，２，３−ペンタフルオロプロパン、１，１−ジクロロ−２，２，３，３，３−ペンタフルオロプロパン、１，１，１，２，３，４，４，５，５，５−デカフルオロペンタン、１，１，１−トリクロロ−２，２，３，３，３−ペンタフルオロプロパン等。）、前記フッ素系アルコール類等が挙げられ、カーボンファイバーの分散状態を長期間保持できる点から、１，１，２，２，３，３，４−ヘプタフルオロシクロペンタンまたはペンタフルオロプロパノールが特に好ましい。
【００３１】
アルコール類の割合は、分散媒１００質量％のうち、４０〜８０質量％が好ましく、５０〜７０質量％がより好ましい。アルコール類の割合が８０質量％を超えると、塗工液の粘度が大きくなりすぎ、均一に塗工することが困難になることから塗工液を用いて形成した層が不均一になってしまったり、塗工後の乾燥工程で引火し易くなったりする等の問題が生じる。アルコール類の割合が４０質量％未満では、残りの分散媒成分（たとえば水、含フッ素アルコール類）とで均一に混合することが困難になり、カーボンファイバーの分散状態が悪化して塗工液を用いて形成した層に塗工ムラができる原因となる。
【００３２】
水の割合は、分散媒１００質量％のうち、５〜４０質量％が好ましく、１０〜３０質量％がより好ましい。水の割合が４０質量％を超えると、塗工液の粘度が充分大きくならず、カーボンファイバーの分散を良好に保ちにくくなる。水の割合が５質量％未満では、塗工液の粘度が大きくなりすぎ、均一に塗工することが困難になることから塗工液を用いて形成した層が不均一になってしまったり、塗工後の乾燥工程で引火しやすくなったりする等の問題が生じる。
【００３３】
フッ素系溶媒の割合は、分散媒１００質量％のうち、２〜４０質量％が好ましく、１０〜３０質量％がより好ましい。フッ素系溶媒の割合が１０質量％以上であれば、カーボンファイバーの分散状態を長期間保持できる。フッ素系溶媒の割合が１０質量％未満では、塗工液の粘度を上げることができず、カーボンファイバーの分散状態を長期間保持できない。
【００３４】
本発明のガス拡散層形成用塗工液の固形分濃度は、１０〜５０質量％が好ましく、２０〜４０質量％がより好ましく、２５〜３５質量％が特に好ましい。固形分濃度が１０質量％以上であれば、塗工液の粘度を分散媒の組成で調整することにより厚さが１００〜３００μｍの塗工液を用いて形成する層を１回で塗工することができる。固形分濃度が５０質量％以下であれば、カーボンファイバーの分散状態を長期間保持できる。
本発明のガス拡散層形成用塗工液の固形分濃度は、塗工液の総質量におけるカーボンファイバーおよび含フッ素イオン交換樹脂の質量の和の割合で表す。
【００３５】
本発明のガス拡散層形成用塗工液の粘度は、３００〜５０００ｍＰａ・ｓが好ましく、５００〜４０００ｍＰａ・ｓがより好ましい。粘度が４０００ｍＰａ・ｓを超えると、粘度が大きく過ぎて、均一に塗工することが困難になることから塗工液を用いて形成した層が不均一になってしまう。粘度が５００ｍＰａ・ｓ未満では、カーボンファイバーの分散安定性が悪化し、沈降しやすくなる。
本発明のガス拡散層形成用塗工液の粘度は、回転式粘度計を用いて測定された、２５℃でのガス拡散層形成用塗工液のずり速度１（１／ｓ）における粘度（ｍＰａ・ｓ）を表す。
【００３６】
（ガス拡散層形成用塗工液の調製方法）
本発明のガス拡散層形成用塗工液は、たとえば、下記のようにして調製される。
分散媒の一部に含フッ素イオン交換樹脂を分散させて、含フッ素イオン交換樹脂の分散液を調製する。
カーボンファイバー、残りの分散媒、前記含フッ素イオン交換樹脂の分散液を混合し混合液を得る。該混合液を撹拌し、分散媒にカーボンファイバーを分散させ、ガス拡散層形成用塗工液を得る。
混合液の撹拌の際には、カーボンファイバーが適当な長さに揃えられ、分散性が向上する点から、ホモジナイザー、ビーズミル等を用いることが好ましい。
【００３７】
以上説明した本発明のガス拡散層形成用塗工液にあっては、含フッ素イオン交換樹脂を含ませ、さらに、平均繊維長を２０〜５００μｍにすることにより、従来では、分散媒に分散することができなかった平均繊維径が１〜２０μｍという繊維径が大きいカーボンファイバーであっても、分散媒に分散することができる。そして、分散媒にカーボンファイバーが分散された該塗工液を用いることによって、固体高分子形燃料電池用ガス拡散層を塗工により形成できる。
【００３８】
＜ガス拡散層の形成方法＞
固体高分子形燃料電池用ガス拡散層は、本発明のガス拡散層形成用塗工液を基材の表面に塗工し、乾燥させることによって形成される。
【００３９】
ガス拡散層を形成する際の基材としては、離型フィルム、触媒層が挙げられる。
触媒層を形成する際の基材としては、離型フィルム、ガス拡散層、固体高分子電解質膜が挙げられる。
【００４０】
離型フィルムとしては、ポリプロピレンフィルム、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）フィルム、エチレン−テトラフルオロエチレンコポリマー（ＥＴＦＥ）フィルム等が挙げられる。
固体高分子電解質膜としては、イオン交換樹脂の膜が挙げられる。イオン交換樹脂としては、イオン性基を有するパーフルオロポリマー等が挙げられる。
【００４１】
塗工方法としては、公知の方法を用いればよい。
乾燥温度は、４０〜１３０℃が好ましい。
【００４２】
以上説明した本発明の固体高分子形燃料電池用ガス拡散層の形成方法にあっては、分散媒にカーボンファイバーが分散された本発明のガス拡散層形成用塗工液を用いているため、固体高分子形燃料電池用ガス拡散層を塗工により形成できる。
【実施例】
【００４３】
以下に、実施例を挙げて本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらの例によって限定されない。
例２〜４、６〜９は実施例であり、例１、１０は比較例である。
【００４４】
（粘度）
ガス拡散層形成用塗工液の粘度は、Ｂ型粘度計ＢＭ（ブルックフィールド社製）を用い、２５℃でのガス拡散層形成用塗工液のずり速度１（１／ｓ）における粘度（ｍＰａ・ｓ）を測定した。
【００４５】
（平均繊維径および平均繊維長）
ガス拡散層形成用塗工液中のカーボンファイバーの平均繊維径および平均繊維長は、ガス拡散層形成用塗工液をＰＥＴフィルムにアプリケーターで塗工し、乾燥させて厚さが２００μｍ程度のガス拡散層を形成した後、該ガス拡散層をマイクロスコープ（キーエンス社製、デジタルマイクロスコープ  ＶＨＸ−９００）によって観察し、マイクロスコープ像の中から無作為に選ばれた３０本のカーボンファイバーの繊維径および繊維長を測定し、平均することにより算出した。
【００４６】
（分散性）
ガス拡散層形成用塗工液中のカーボンファイバーの分散性は、ガス拡散層形成用塗工液をＰＥＴフィルムにアプリケーターで塗工し、乾燥させて厚さが２００μｍ程度のガス拡散層を形成した後、該ガス拡散層の表面を上記のマイクロスコープを用いて観察し、下記の基準で判断した。
◎：カーボンファイバーの繊維長がそろっており、非常に均一に塗工されている。
○：カーボンファイバーの繊維長がそろっており、ほぼ均一に塗工されている。
△：カーボンファイバーの繊維長のばらつきはあるが、ほぼ均一に塗工されている。
×：分散媒にカーボンファイバーがまったく分散せず、塗工できなかった。
【００４７】
（分散安定性）
ガス拡散層形成用塗工液を調製後、６時間静置し、容器の底の沈降物の様子を観察し、下記の基準で判断した。
◎：容器の底に沈降物が全くなく、分散媒にカーボンファイバーが均一に分散していた。
○：調製後６時間程度たつと容器の底にうっすらと沈殿物が見られたが、振とう・撹拌により再び均一な状態になった。
△：調製後３時間程度たつと容器の底に少し沈殿物がみられた。
×：容器の底に大部分のカーボンファイバーが沈降していた。
【００４８】
（ガス透過性）
ガス拡散層形成用塗工液をＰＥＴフィルムにアプリケーターで塗工し、乾燥させて厚さが２００μｍ程度のガス拡散層を形成した。該ガス拡散層について、透気度評価装置（熊谷理機工業株式会社製、ガーレーヒルＳ．Ｐ．Ｓ．テスター）を用い、試料表面６４５．１６ｍ／ｍ２に対して圧力空気を垂直に適用させ、試料を通過して１００ｃｃの空気が漏洩するために要した時間をもって透気度とし、この値を試料の面内方向で測定し、下記の基準で判断した。
◎：１００（ｓ）以下。
○：１０１〜３００（ｓ）。
△：３０１〜１０００（ｓ）。
×：１００１（ｓ）以上。
【００４９】
〔例１〕
カーボンファイバー（三菱化学産資社製、Ｄｉａｌｅａｄ  Ｋ２２３ＨＧ、繊維径：１１μｍ、繊維長：６ｍｍ）の１０ｇに、エタノールの１７．１ｇ、蒸留水の２．８ｇ、１，１，２，２，３，３，４−ヘプタフルオロシクロペンタン（日本ゼオン社製、ゼオローラＨ）の８．５ｇを加え、ホモジナイザーを用いて混合したが、分散媒にカーボンファイバーが分散せず、容器の底に沈殿が生じていた。
【００５０】
該混合液に含まれる分散媒の組成、固形分濃度を表１に示す。
該混合液について、カーボンファイバーの平均繊維径および平均繊維長を測定し、分散性、分散安定性を評価した。結果を表１に示す。粘度は測定できなかった。
該混合液をＰＥＴフィルムにアプリケーターで塗工し、８０℃で２０分間乾燥させて、厚さが２００μｍ程度のガス拡散層を形成した。該ガス拡散層について、ガス透過性を評価した。結果を表１に示す。
【００５１】
〔例２〕
イオン交換容量が１．１ミリ当量／ｇ乾燥樹脂であるＣＦ２＝ＣＦ２とＣＦ２＝ＣＦ−ＯＣＦ２ＣＦ（ＣＦ３）−ＯＣＦ２ＣＦ２ＳＯ３Ｈとの共重合体からなる含フッ素イオン交換樹脂を、エタノールと水との混合分散媒（エタノール／水＝６０／４０（質量比））に分散させ、固形分濃度２８質量％のポリマー（Ｈ１）の分散液を調製した。
【００５２】
カーボンファイバー（三菱化学産資社製、Ｄｉａｌｅａｄ  Ｋ２２３ＨＧ、繊維径：１１μｍ、繊維長：６ｍｍ）の１０ｇに、エタノールの３．０ｇ、蒸留水の３．５ｇ、ポリマー（Ｈ１）の分散液の３．６ｇを加え、撹拌し、ホモジナイザーを用いて混合、分散し、ガス拡散層形成用塗工液を得た。
【００５３】
〔例３〕
カーボンファイバー（大阪ガスケミカル社製、ドナカーボチョップ  Ｓ−３３１、繊維径：１８μｍ、繊維長：３．３ｍｍ）の１０ｇに、エタノールの２１．９ｇ、蒸留水の２．９ｇ、例２で調製したポリマー（Ｈ１）の分散液の３．６ｇを加え、撹拌し、ホモジナイザーを用いて混合、分散した。さらに、１，１，２，２，３，３，４−ヘプタフルオロシクロペンタン（日本ゼオン社製、ゼオローラＨ）の８．５ｇを加え、ホモジナイザーを用いて混合、分散し、ガス拡散層形成用塗工液を得た。
【００５４】
〔例４〕
カーボンファイバー（三菱化学産資社製、Ｄｉａｌｅａｄ  Ｋ２２３ＨＧ、繊維径：１１μｍ、繊維長：６ｍｍ）の１０ｇに、エタノールの１７．２ｇ、蒸留水の２．１ｇ、例２で調製したポリマー（Ｈ１）の分散液の３．６ｇを加え、撹拌し、ホモジナイザーを用いて混合、分散した。さらに、１，１，２，２，３，３，４−ヘプタフルオロシクロペンタン（日本ゼオン社製、ゼオローラＨ）の９．４ｇを加え、ホモジナイザーを用いて混合、分散し、ガス拡散層形成用塗工液を得た。
【００５６】
〔例６〕
カーボンファイバー（三菱化学産資社製、Ｄｉａｌｅａｄ  Ｋ２２３ＨＧ、繊維径：１１μｍ、繊維長：６ｍｍ）の１０ｇに、エタノールの１９．９ｇ、蒸留水の３．９ｇ、例２で調製したポリマー（Ｈ１）の分散液の３．６ｇを加え、撹拌し、ホモジナイザーを用いて混合、分散した。さらに、１，１，１，２，２−ペンタフルオロプロパノール（ダイキン社製）の６．６ｇを加え、ホモジナイザーを用いて混合、分散し、ガス拡散層形成用塗工液を得た。
【００５７】
〔例７〕
カーボンファイバー（三菱化学産資社製、Ｄｉａｌｅａｄ  Ｋ２２３ＨＧ、繊維径：１１μｍ、繊維長：６ｍｍ）の１０ｇに、エタノールの６．７ｇ、蒸留水の７．２ｇ、例２で調製したポリマー（Ｈ１）の分散液の３．６ｇを加え、撹拌し、ホモジナイザーを用いて混合、分散し、ガス拡散層形成用塗工液を得た。
【００５８】
〔例８〕
カーボンファイバー（三菱化学産資社製、Ｄｉａｌｅａｄ  Ｋ２２３ＨＧ、繊維径：１１μｍ、繊維長：６ｍｍ）の１０ｇに、エタノールの１１．３ｇ、蒸留水の１１．８ｇ、例２で調製したポリマー（Ｈ１）の分散液の３．６ｇを加え、撹拌し、ホモジナイザーを用いて混合、分散し、ガス拡散層形成用塗工液を得た。
【００５９】
〔例９〕
カーボンファイバー（三菱化学産資社製、Ｄｉａｌｅａｄ  Ｋ２２３ＨＧ、繊維径：１１μｍ、繊維長：６ｍｍ）の１０ｇに、エタノールの２０．５ｇ、蒸留水の２１．０ｇ、例２で調製したポリマー（Ｈ１）の分散液の３．６ｇを加え、撹拌し、ホモジナイザーを用いて混合、分散し、ガス拡散層形成用塗工液を得た。
【００６０】
〔例１０〕
カーボンファイバー（三菱化学産資社製、Ｄｉａｌｅａｄ  Ｋ２２３ＨＧ、繊維径：１１μｍ、繊維長：６ｍｍ）を平均繊維長がおおよそ７００〜１０００μｍになるようにあらかじめ乳鉢で処理したものの１０ｇに、エタノールの１７．２ｇ、蒸留水の２．１ｇ、例２で調製したポリマー（Ｈ１）の分散液の３．６ｇを加え、撹拌し、ホモジナイザーを用いて軽く混合、分散した。さらに、１，１，２，２，３，３，４−ヘプタフルオロシクロペンタン（日本ゼオン社製、ゼオローラＨ）の９．４ｇを加え、ホモジナイザーを用いて混合、分散し、ガス拡散層形成用塗工液を得た。
【００６１】
〔例１１〕
カーボンファイバー（東レ社製、ＭＬＤ３０、繊維径：７μｍ、繊維長：３０μｍ）の１０ｇに、エタノールの１７．２ｇ、蒸留水の２．１ｇ、例２で調製したポリマー（Ｈ１）の分散液の３．６ｇを加え、撹拌し、ホモジナイザーを用いて混合、分散した。さらに、１，１，２，２，３，３，４−ヘプタフルオロシクロペンタン（日本ゼオン社製、ゼオローラＨ）の９．４ｇを加え、ホモジナイザーを用いて混合、分散し、ガス拡散層形成用塗工液を得た。
【００６２】
例２〜４、６〜１１のガス拡散層形成用塗工液に含まれる分散媒の組成、含フッ素イオン交換樹脂の量、固形分濃度を表１に示す。
例２〜４、６〜１１のガス拡散層形成用塗工液について、粘度、カーボンファイバーの平均繊維径および平均繊維長を測定し、分散性、分散安定性を評価した。結果を表１に示す。
例２〜４、６〜１１のガス拡散層形成用塗工液のそれぞれをＰＥＴフィルムにアプリケーターで塗工し、８０℃で２０分間乾燥させて、厚さが２００μｍ程度のガス拡散層を形成した。該ガス拡散層について、ガス透過性を評価した。結果を表１に示す。
【００６３】
【表１】
0005309662.tif 000003
【産業上の利用可能性】
【００６４】
本発明の固体高分子形燃料電池用ガス拡散層形成用塗工液を用いることによって、固体高分子形燃料電池用膜電極接合体の生産効率の向上、生産設備の簡略化等が達成される。
【図面の簡単な説明】
【００６５】
【図１】固体高分子形燃料電池の一例を示す概略断面図である。
【符号の説明】
【００６６】
１４  ガス拡散層
２４  ガス拡散層
【図１】
0005309662.tif 000004